Przeszłość. Teraźniejszość. Przyszłość. Jeśli chodzi o fizykę, wszystkie są takie same. Jednak dla ciebie, mnie i wszystkich innych czas płynie tylko w jednym kierunku: od oczekiwań do doświadczeń i wspomnień. Ta liniowość nazywana jest osią czasu (czasami nazywaną strzałką czasu), a niektórzy fizycy uważają, że porusza się ona tylko w jednym kierunku dla ludzi i innych gatunków, które są w stanie dostrzec jej ruch tylko w ten sposób.
Kwestia osi czasu była rozwiązywana przez naukowców od dłuższego czasu. A jej głównym aspektem nie jest to, czy czas w ogóle istnieje, ale w jakim kierunku ten czas faktycznie zmierza. Wielu fizyków uważa, że czas objawia się, gdy dostateczna liczba maleńkich cząstek elementarnych, indywidualnie kontrolowanych przez dość dziwne prawa mechaniki kwantowej, zaczyna oddziaływać ze sobą i wykazuje zachowanie, które można już wyjaśnić za pomocą klasycznych praw fizyki. Jednak na łamach najnowszego numeru niemieckiego czasopisma Annalen der physic (tego samego czasopisma, na stronach którego opublikowano serię artykułów Einsteina na temat ogólnych i szczególnych teorii względności) dwóch naukowców twierdzi, że grawitacja nie jest wystarczająco silna, abytak, że absolutnie wszystkie obiekty we Wszechświecie działają zgodnie z zasadą kierunku osi czasu przeszłość - teraźniejszość - przyszłość. Zamiast tego naukowcy uważają, że sama oś czasu jest tworzona przez zewnętrznych obserwatorów.
Jednym z głównych współczesnych problemów fizyki jest dostosowanie mechaniki kwantowej do klasycznych. W mechanice kwantowej cząstki mogą mieć superpozycje. Na przykład jeden elektron może istnieć w dwóch miejscach jednocześnie i nie można dowiedzieć się, który z nich jest, dopóki nie wykonasz obserwacji. Tutaj głównym aspektem jest prawdopodobieństwo. Ustalenie lokalizacji może być tylko eksperymentalne.
Jednak zasady zmieniają się dramatycznie, jeśli elektrony zaczynają oddziaływać z innymi obiektami, na przykład z atomami powietrza lub jako część cząstek pyłu i ogólnie ze wszystkimi rodzajami materii. Tutaj wchodzą w życie zasady mechaniki klasycznej, a grawitacja staje się najważniejszym czynnikiem w interakcji tych cząstek.
„Położenie elektronu, każdego atomu, jest kontrolowane przez prawdopodobieństwo” - mówi Yasunori Nomura, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Ale gdy tylko zaczną oddziaływać z większymi cząstkami lub staną się częścią obiektu, takiego jak piłka do baseballu, wtedy wszystkie te indywidualne prawdopodobieństwa ich położenia są mieszane, a szanse wszystkich tych elektronów w superpozycji są zmniejszone. Dlatego nigdy nie zobaczysz, jak ten sam baseball może znajdować się w dwóch miejscach naraz - w rękawicy łapacza i wylatując z pola gry.
Moment, w którym fizyka cząstek elementarnych zderza się (łączy) z mechaniką klasyczną, nazywany jest dekoherencją. Z punktu widzenia fizyki dzieje się tak, gdy kierunek upływu czasu staje się matematycznie istotny. Wielu fizyków uważa, że oś czasu jest dokładnie tym, co pochodzi z dekoherencji.
Najbardziej znaną teorią wyjaśniającą zasadę dekoherencji jest równanie Wheelera-DeWitta. Teoria pojawiła się w 1965 roku, kiedy fizyk John Wheeler musiał długo przebywać na lotnisku w Północnej Karolinie (USA). Aby zabić czas, poprosił swojego kolegę Bruce'a DeWitta o spotkanie z nim. Dwaj naukowcy spotkali się i, jak to zwykle bywa, zaczęli rozmawiać o różnych teoriach i „bawić się liczbami”. W pewnym momencie obaj wymyślili równanie, które zdaniem Wheelera (ponieważ DeWitt był bardziej sceptyczny w tej sprawie) jest połączeniem mechaniki kwantowej i klasycznej.
Film promocyjny:
Teoria okazała się niedoskonała. Okazało się jednak, że jest to bardzo ważne dla fizyki. Wielu naukowców zgodziło się, że jest to ważne narzędzie do zrozumienia wszystkich osobliwości procesu dekoherencji i tzw. Grawitacji kwantowej.
Pomimo tego, że zmienna czasowa nie jest uwzględniona w równaniu (w fizyce czas mierzony jest przejściem jednego obiektu z jednego miejsca w drugie lub zmianą jego stanu), tworzy podstawę do powiązania wszystkiego we wszechświecie.
Jednak w nowym artykule naukowym dwóch naukowców twierdzi, że w równaniu Wheelera-DeWitta grawitacja wpływa na czas zbyt wolno, aby można ją było przyjąć jako uniwersalną oś czasu.
„Jeśli spojrzeć na przykłady i wykonać obliczenia, okazuje się, że równanie to nie wyjaśnia, w jaki sposób pojawia się kierunkowość czasu” - mówi Robert Lanza, biolog, polityk i współautor artykułu. (Lanza jest zwolennikiem biocentryzmu - teorii, że życie biologiczne tworzy otaczającą nas rzeczywistość, czas i wszechświat - czyli życie tworzy wszechświat, a nie odwrotnie).
Naukowiec wyjaśnia to faktem, że cząstki kwantowe muszą zachować właściwości swoich superpozycji, dopóki nie zostaną uchwycone przez grawitację. Jeśli grawitacja okaże się zbyt słaba, aby utrzymać oddziaływanie między cząstkami podczas ich dekoherencji w coś większego, to nie będzie w stanie zmusić cząstek do poruszania się w tym samym kierunku w żadnym scenariuszu.
Jeśli matematyka nie może rozwiązać tego pytania, odpowiedź może leżeć u obserwatora. To znaczy w nas samych. Czas porusza się dokładnie tak, jak się porusza, ponieważ my, ludzie, jesteśmy pierwotnie biologicznie, neurologicznie i filozoficznie „zaprogramowani”, aby postrzegać czas w ten sposób. To jak kot Schrödingera na poziomie makro. Możliwe, że odległy koniec wszechświata przenosi się z przyszłości w przeszłość, a nie odwrotnie. Jest całkiem możliwe, że patrząc przez teleskopy czas mija z tego stanu i nabiera dla nas bardziej zrozumiałego kierunku „przeszłość - przyszłość”.
„W swojej pracy nad teorią względności Einstein wykazał, że czas zależy od obserwatora” - mówi Lanza.
„Nasza praca rozwija tę ideę i mówi, że w rzeczywistości sam obserwator tworzy czas”.
Oczywiście tej teorii nie można nazwać nową. Włoski fizyk Carlo Rovelli opublikował w zeszłym roku artykuł na ten temat w największej otwartej naukowej bibliotece internetowej ArXiv.org. Jest w tym wystarczająco dużo sprzeczności. Na przykład Nomura mówi, że nie jest jeszcze jasne, jak dowiedzieć się, czy pojęcie „czasu obserwatora” jest prawdziwe.
„Odpowiedź będzie zależeć od tego, czy pojęcie (pojęcie) czasu można zdefiniować matematycznie bez włączania obserwatorów do systemu” - mówi naukowiec.
Autorzy artykułu argumentują, że nie ma sposobu, aby wykluczyć obserwatora z dowolnego równania, ponieważ równania te są wyprowadzane i analizowane domyślnie przez ludzi.
Nomura zauważa również, że autorzy teorii nie brali pod uwagę faktu, że cały wszechświat istnieje w tak zwanym stanie przejściowym „czasoprzestrzeni”.
„Kiedy mówimy o czasoprzestrzeni, mówimy o już systemie decohere”.
Oczywiście Namura nie powiedział, że inni naukowcy całkowicie się mylą i że fizyka jest wciąż nauką niepełną, niekompletną i niekompletną (i co ciekawe, trudno z tym dyskutować), ale zauważył, że zupełnie nie zgadza się z wnioskami które zostały wykonane przez tych naukowców. Jego zdaniem, podobnie jak sam czas, wszystkie interpretacje w fizyce są względne.
NIKOLAY KHIZHNYAK